C4-DIC-2-1-FE1 – Prototypage rapide de structures et de circuits de commande à partir de cartes standard


Référence au texte officiel

THEME : DESIGN, INNOVATION ET CREATIVITE

Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d’activités et de ressources pour l’élève
Réaliser, de manière collaborative, le prototype d’un objet communicant

Réaliser, de manière collaborative, le prototype
d’un objet pour valider une solution.
DIC-2-1-FE1 » Prototypage rapide de structures et de circuits de commande à partir de cartes standard.

Organisation d’un groupe de projet : répartition des rôles, revue de projet, présentation des résultats.
FabLab : impression3D et prototypage rapide.
Microcontrôleurs et prototypage rapide de la chaine d’information.

Exemple de structuration de connaissances


Fiche élève format image
logoVideo2
Format vidéo Mp4
logoWebM2
Format vidéo Web-M
logoPdf2
Fiche professeur PDF

Exemple d’exploitation pédagogique – 5ème

Pistes de situations déclenchantes
  • Projet de construction d’un nouveau pont / d’une habitation
Pistes problèmes technologiques
  • Comment présenter le projet à du public lors d’une exposition ?
Ressources Outils à exploiter
Pistes d’activités Demander aux élèves de :

  • Notions de tâche et d’antériorité.
  • Lecture d’un diagramme Gantt.
  • Réaliser des maquettes simples d’une partie de l’objet  pour valider une solution
  • Proposer d’autres solutions
  • Valider un prototype par des essais vérifiant son cahier des charges
  • Fabriquer manuellement les différentes parties du projet
  • Fabriquer une pièce du projet en série
  • Comparer les deux méthodes et découvrir Taylor
  • Réalisation d’un exposé de son projet sur panneaux (CDI, JPO..)
  • Définir le besoin, le principe visé d’un objet communicant.
  • Réaliser une maquette virtuelle 3D
  • Réaliser une maquette du projet à partir du plan de masse par exemple ou d’un plan de niveau
  • Citer les secteurs concernés.
  • Notions de capteurs, d’actionneurs par observation et mise en fonctionnement de maquettes automatisées
Exemples d’objets supports
  • Projets simples : rendre une objet communicant
  • QRcode

Exemple d’exploitation pédagogique – 4ème

Pistes de situations déclenchantes
  • Vidéo fonctionnement d’un portail motorisé
  • Photos de différents portails de différents styles et matériaux
Pistes problèmes technologiques
  • Comment programmer un portail pour permettre l’ouverture et la fermeture d’un espace clos ?
  • Adapter l’esthétique du portail à celle de l’habitation
Ressources Outils à exploiter
  • Maquette de portail, Autoprog ..
  • Scratch
  • Google sketch up
  • Imprimante 3D, Charlyrobot
Pistes d’activités Demander aux élèves de :

  • Intégrer de nouvelles tâches de fabrication à effectuer dans le diagramme Gantt du projet.
  • Effectuer des mesures sur des maquettes d’essais (mécaniques, électriques…) proposant différentes formes, différents matériaux.
  • Élaborer une fiche de consignes de sécurité à respecter sur une machine
  • Fabriquer manuellement les différentes parties du projet
  • Réalisation de pièces sur une MCN, imprimante 3D
  • Présentation écrite des résultats de la conception de son projet à l’aide  de l’outil informatique (diaporama, site web…)
  • Identifier les éléments de la chaîne d’information d’après un Cdcf pour utiliser un environnement de programmation et de développement numérique.
  • Modifier tout ou partie du programme existant pour répondre à un besoin.
  • Associer les actions qu’un système est en capacité de réaliser avec la structure et les éléments d’un programme.
  • Initier au langage de programmation
  • Conjuguer la démarche d’investigation et la réalisation de programmes de simulation, d’acquisition de données,  de  visualisation  ou  d’automatisation  d’un  système  technique.
  • Modifier la forme du (des) battant(s) du portail à l’aide d’un logiciel de modélisation 3D
  • Réaliser la maquette de la pièce avec une commande numérique ou une imprimante 3D
  • Ajouter des capteurs à la maquette
  • Modifier un programme déjà existant pour obtenir le fonctionnement correspondant au besoin
Exemples d’objets supports
  • Projets simples avec développement de l’étude fonctionnelle – rendre un objet communicant –RFID/NFC

Exemple d’exploitation pédagogique – 3ème

Pistes de situations déclenchantes
  • Vidéo de robots d’exploration
  • Présentation d’un châssis de base d’un robot capable de se déplacer en roulant
Pistes problèmes technologiques
  • Comment rendre ce robot “intelligent” ?
  • Comment protéger les parties électroniques en respectant des contraintes esthétiques et ergonomiques ?
Ressources Outils à exploiter
  • Circuits capteurs actionneurs et modules de commande (arduino, picaxe, …)
  • Scratch ou équivalent
  • Logiciel modélisation
  • Logiciel adapté à la CN ou imprimante 3D
Pistes d’activités
  • Réaliser le diagramme Gantt de la réalisation de l’objet.
  • Prototypage d’un circuit de commande à partir d’une carte standard (picaxe, arduino..)
  • Propositions d’amélioration après essais
  • Réalisation par enlèvement de matière de tout ou d’une partie de l’objet (MON 3axes)
  • Concevoir un montage d’usinage pour fabriquer plus facilement une pièce
  • Présentation orale de son projet à l’aide de l’outil informatique (diaporama, site web…)
  • Approfondir la chaîne d’information : acquisition d’informations (caractériser différentes grandeurs physiques pour les traiter) à l’aide de capteurs et détecteurs et traitement des données sous forme de programmation graphique et/ou algorithmique.
  • Concevoir tout ou partie d’un programme, le compiler et l’exécuter  pour répondre au besoin du système et des fonctions à réaliser.
  • Développer par le langage  algorithmique ses compétences en raisonnement logique.
  • Concevoir et  utiliser  un programme de pilotage d’un objet connecté (robot, téléphone, capteurs…), tout en alliant observation, imagination,  créativité, sens de la qualité, et en sollicitant les savoirs  scientifiques et techniques pour obtenir une programmation conforme aux attentes.
  • S’initier aux processus et aux règles des langages informatiques.
Exemples d’objets
  • Projets plus complexes, pluri-technologiques et communicants
  • Picaxe – Lego – Arduino – PicoBord –  Raspberry P – etc. Voire site ressource Scratch


Pour aller plus loin


NB : Ces propositions sont mises à disposition pour aider chacun dans sa réflexion mais elles n’ont pas pu être finalisées par manque de temps. Ces fiches seront donc améliorées au cours du début d’année.